Розвиток пізнавальних процесів старшокласника зумовлений загальним характером його розумової діяльності. Розумовий розвиток уповільнюється за темпами, але якісно він значно ускладнюється, забезпечуючи формування світогляду, як системи поглядів на дійсність. Старшокласник оволодіває складними інтелектуальними операціями, відбувається суттєве збагачення понять, диференціація інтересів, здібностей. Формується індивідуальний стиль розумової діяльності. Сприймання стає складним інтелектуальним процесом, диференціація та інтеграція якого серед інших пізнавальних процесів досягла високого рівня завдяки опорі на попередній досвід, наявні знання та розумові здібності. Зростають можливості уваги, які повною мірою виявляються тільки за умови глибокого пізнавального інтересу до об'єкту пізнання. Тому показники уваги сильно залежать від мотивів пізнавальної діяльності, не мають стабільного характеру. Юнаки часто проявляють неуважність до навчального матеріалу через те, що надто заглиблені у свої особистісні проблеми, глибоко переживають негаразди у спілкуванні з оточуючими тощо. Можна говорити про те, що основні труднощі старшокласник відчуває при потребі переключити увагу, водночас відволікаючись від своїх глибинних переживань. Пам'ять вдосконалюється під впливом розвитку волі та мислення. Довільна пам'ять виразно випереджує мимовільну. Якість запам'ятовування залежить як від вольових здібностей старшокласника, так і від володіння ним прийомами розумової обробки матеріалу, а також від інтересів, пов'язаних із професійним вибором. Старшокласник володіє всією системою способів довільного запам'ятовування, які детально вивчив А. О. Смірнов. Завдяки цьому в школяра зростає продуктивність пам'яті на абстрактний матеріал. Мислення старшокласника розвивається в умовах складної навчальної діяльності, що забезпечує оволодіння ним науковими знаннями, які утворюють основу світогляду особистості. Старшокласник спроможний до самоосвіти, досягаючи при цьому результатів того ж рівня, що й в умовах навчання. Мислення оперує знаннями, якими володіє старшокласник. Зростає роль логічних міркувань та отримання правильних умовиводів. Мовлення ускладнюється за змістом та формою завдяки розвитку мислення та оволодінню всіма системами рідної та іноземної мов. Старшокласник на досить високому рівні володіє всіма видами мовлення. Це дає йому можливість точно висловлювати свої думки й переживання. Здійснюється перехід від розгорнутого до скороченого внутрішнього мовлення, останнє стає формою існування мисленнєвих дій. Уява старшокласника відзначається довільністю, що виявляється у здатності планувати свою діяльність і подальший життєвий шлях. Досконалішою стає репродуктивна уява. За допомогою творчої уяви старшокласник спроможний розробляти складні задуми творчих робіт та втілювати їх. У планах на майбутнє важливе місце посідають мрії, які стають конкретними й дієвими.
